Меню
Головна Статьи Азот - как необходимый элемент для питания растений

Азот — как необходимый элемент для питания растений

Азот — как необходимый элемент для питания растений

Азот — это составная часть растительных протеинов, хлорофилла, ДНК (генетический код), энзимов и многих других компонентов, необходимых для роста растений. Растения потребляют азот в виде нитратов (NO3-) и ионов аммония (NH4 +). Доминирующей формой является нитрат. Аммоний более лучший на стадии раннего роста растений, однако, в течение всего вегетативного периода возрастает и необходимость в азоте; растения усваивают большую часть азота в форме нитрата.

Динамическая `область` доступных источников азота включает:

1) органические источники азота, например навоз, сточные воды и компост,

2) азот, фиксируется Rizobium-бактериями из растительных остатков,

3) азот, фиксируется микробами,

4) азотные удобрения,

5) связан почвой азот.

Все эти источники азота со временем минерализуются в нитрат.

Так как нитрат является преобладающей формой азота используемого растениями, метод определения остаточного нитрата в корневой зоне перед посадкой планируемой культуры (кроме бобовых) необходимо способом оценки нужного количества азотного удобрения. Тест на остаточный нитрат — это основной метод определения доступного нитрата в почве, особенно там, где вымывание нитрата минимально. Исключение составляют почвы, где происходит выщелачивание и денитрификация. Нитрат растворяется в воде, таким образом, становясь мобильным. Там, где количество осадков достаточно велика, азот вымывается в более глубокие, чем корневая зоны, становясь недоступным растению. Итак, тест на остаточный азот не является достоверным в плохо дренированных почвах, которые сохраняют влажность в течение длительного периода времени, и который может быть потерян за счет денитрификации.

Количество применяемых азотных удобрений зависит от многих факторов. Для начала вам нужно знать характеристики планируемого урожая, такие как: сколько азота выносит культура, а так же ее потенциал урожайности. Минерализация почвенного органического азота — является важным фактором. Высокий уровень минерализации сократит норму внесения азотных удобрений. Урожаи бобовых увеличат степень минерализации. При расчете доз внесения азотных удобрений учитывается остаточный нитрат почвы.

Источники азотных удобрений

Фермеры очень заинтересованы в стабильном источнике азотных удобрений, которые будут использоваться их урожаями. Больше всего их беспокоит: испарение, иммобилизация и доступность азотных удобрений. Все источники азота работают эффективно, когда применяются должным образом.

Существует много источников азотных удобрений, которые используются в течение многих лет. Азот в большинстве случаев используется в виде смеси нитрата аммония и мочевины (28-0-0 и 32-0-0), мочевины (46-0-0), нитрата аммония (34-0-0), безводного аммиака (82- 0-0) и сульфата аммония (21-0-0-24).

Выбор источника азотных удобрений — это главное решение для землепользователя. Есть преимущества и недостатки в каждом из них. Возможны ситуации, когда один источник более предпочтителен, чем другой.

Основным источником азотных удобрений является безводный аммиак (NH3). Аммиак получается при взаимодействии азота воздуха (78% атмосферы — это азот, N2) с природным газом при высокой температуре и давлении. При увеличении цены на энергоносители, соответственно увеличивается и цена на азотные удобрения. Аммиак переходит в жидкое состояние при температуре ниже, чем -330С. Таким образом, аммиак хранится под давлением, чтобы находится в жидкой форме. Аммиак, пропущенный над платиновым катализатором, переходит в азотную кислоту (HNO3). Азотная кислота, в смеси с аммиаком, дает нитрат аммония NH4NO3 (34-0-0). Мочевина (NH2) 2CO (46-0-0) получается при взаимодействии избытка аммиака с углекислым газом (CO2). Взаимодействие аммиака с серной кислотой дает сульфат аммония. Взаимодействие аммиака с фосфорной кислотой дает фосфат аммония.

В течение многих лет, безводный аммиак (NH3) был основным источником азотных удобрений при классической обработке почвы. Безводный аммиак необходимо вводить в землю достаточно глубоко, чтобы избежать потерь газообразного аммиака. Такой способ внесения достаточно жестким по отношению к микрофлоре и микрофауне почвы. Сегодня No-Till-фермеры используют другие источники азотных удобрений, более мягкого действия. Т

Испарение азота из мочевины

Мочевина (NH2) 2CO (46-0-0) — сухое азотное удобрение, которым обычно используется фермерами. Мочевина, внесенная в почву или на растительные остатки, реагирует с водой, и с помощью энзима уреазы быстро превращается в аммоний. Это так называемый гидролиз мочевины. Катион аммония (NH4 +) превращается в аммиак (NH3). Так как аммиак — это газ, то он испаряется в атмосферу. Если аммоний «захватывается» частицами почвы, тогда он остается в ней и не испаряется. Количества осадков или ирригации в количестве 850 мм достаточно, чтобы переместить мочевину в грунт. Поскольку реакция превращения мочевины в аммоний — это ферментная реакция, соответственно скорость преобразования возрастает при повышении температуры. Лучше всего применять мочевину в течение прохладных периодов, с большим количеством осадков. Избыток мочевины остается на поверхности земли, дает возможность испарения аммиака, особенно при влажных, теплых условиях. Лучше применять мочевину на сухих остатках, чем на влажных, так как активность уреазы меньше при недостатке воды.

Сухая мочевина может быть внесена ленточным способом. Лента должна быть шириной 38 см для маленьких зерен. Мочевина может также быть применена как стартовое удобрение на 5-8 см в стороне от семян. Норма азота могла бы составить 70-100 кг / га.

Фермеры используют различные способы внесения азота. Например, смешивая растворы мочевины и нитрата аммония вместе, получают жидкое удобрение, содержащее примерно половину мочевины и половину нитрата аммония. Такие растворы хорошие источники азота для культур.

Раствор необходимо вводить для снижения активности уреазы. Струя должна проходить на 30-38 см. Многократное внесение данной смеси, также работает эффективно. Однако необходимо соблюдать правила внесения, чтобы избежать потерь азота путем испарения.

Другие азотные удобрения не имеют проблем потери NH3. Испарения NH3 происходит потому, что уреаза раскладывает мочевину до NH3 и CO2. NH3 растворяется в воде, образуя аммоний (NH4 +). CO2 снижает рН раствора. Аммоний, который входит в состав нитрата, сульфата и фосфата аммония не испаряется. рН растворов этих аммонийных солей низкий, так как азотная кислота, серная кислота и фосфорная кислота — это сильные кислоты, а NH4ОН — это слабое основание. Сильная кислотная характеристика солей предотвращает потерю NH3. CO2 — это более слабая кислота, чем NH3 — слабое основание; таким образом, кислотность возрастает с увеличением CO2.

Расчет времени применения

Оптимальное время для внесения азотных удобрений зависит от:

1) обрабатываемой культуры,

2) характеристики потребления азота,

3) текстуры почвы,

4) корневой зоны,

5) климата,

6) количества необходимого азота.

Управление азотом является наиболее важным для культур с неглубокой корневой системой, обрабатываемых на песчаных почвах, чем культур с глубокой корневой системой на суглинистых почвах. Максимальное потребление азота происходит в период бурного роста. Пшеница, например, имеет самый бурный рост и соответственно максимальное потребление азота в фазе выхода в трубку. Наибольшую часть или все азотное удобрение нужно внести достаточно рано, чтобы микроорганизмы имели время на минерализацию азотных удобрений в нитрат, так чтобы азот стал доступен растению. Пониженные температуры почвы замедляют процессы минерализации, поэтому азотные удобрения нужно вносить как минимум за 3 недели перед посевом.

Максимальное потребление азота на кукурузе происходит в фазе от 8 листа до выброса метелки. Большая часть азота должна быть внесена за 2 недели до фазы максимального потребления, при условии, что этот азот находится в доступной для растения форме — в виде нитрата.

Потери азота при вымывании и денитрификации

Потери азота из почвы могут проходить при:

1) вымывании (выщелачивания),

2) денитрификации,

3) испарение NH3.

Вопрос потери NH3 рассмотрено выше. Выщелачивание — это процесс вымывания растворимого нитрата с водой. Почвы с высокой способностью удерживать воду могут аккумулировать значительное количество воды вместе с нитратом.

Для почв с легкой текстурой, которые имеют высокую способность удерживать воду, азотное удобрение может быть внесено непосредственно перед посевом или в качестве подкормки в период самого активного роста. Внесение азота должно быть проведено вовремя, чтобы избежать вымывания в более глубокие зоны. В районах, где в период вегетации количество осадков небольшое, рассмотренная выше проблема не актуальна. Но в районах с большим количеством осадков время проведения подкормки является критическим.

Для почв с легкой текстурой, с плохой аэрацией при повышенной увлажненности, очень важно внести большую часть азотных удобрений после того, как почва подсохнет. Если азот внесен перед посевом — основной потенциал азота теряется в результате денитрификации.

Для песчаных почв часть азота может быть внесена с гербицидом или со стартовым удобрением. Часть нужно внести перед фазой максимального потребления азота (как это обсуждалось выше).

Количество вымываемого азота зависит от свойств почвы и способности удерживать воду. Улучшение структуры почвы, бесспорно уменьшает количество вымываемых нитратов.

Денитрификация — это микробный процесс, с помощью которого анаэробные почвенные бактерии (бактерии, способные к жизни без кислорода воздуха) земли утилизируют (перерабатывают) кислород нитрата (NO3), для поддержания своих жизненных процессов. Процесс денитрификации — это преобразование готового запаса нитрата в различные формы азота, которые могут быть потеряны в атмосфере. Процесс денитрификации можно отобразить следующей схемой:

2NO3 → 2NO2 → 2NO → N2O → N2

Различные почвенные энзимы сопровождают каждый указанный шаг. Почвенные бактерии производят энзимы. Денитрификация происходит при недостатке кислорода и достаточном количестве СО2 и NO3-. Газообразные формы азота — это NO, N2O и N2.

Чтобы уменьшить потенциальные потери азота вследствие денитрификации необходимо синхронизировать внесении азота с фазой максимального потребления азота.

Потребление и вынос азота культурами

В процессе вегетации питательные вещества расходуются на образование листьев, зерен, стеблей и т.п. Количество азотных удобрений, которое необходимо растению, зависит от урожайности и количества азота, выносимых с урожаем.

Таблица 1: Вынос азота с урожаем

КультураЕдиница измерения на гаВынос азота (кг)
КукурузаЗерно (кг/га)0.27-0.41
Солома (кг/га)0.14-0.23
ПшеницаЗерно (кг/га)0.39-0.55
Солома (кг/га)0.23-0.34
СилосЗерно (кг/га)0.27-0.45
Силос (кг/га)0.14-0.23
ПодсолнечникЗерно (кг/га)0.01-0.02
Силос (кг/га)0.07-0.09
ОвёсЗерно (кг/га)0.27-0.34
Солома (кг/га)0.14-0.18
СояЗерно (кг/га)1.41-1.68
Солома (кг/га)0.14-0.18
ГорохЗерно (кг/га)0.84-0.95
Солома (кг/га)0.27-0.34

Рекомендации по азоту

Вынос азота — это количество азота, которое выносится из почвы культурой. Растительные остатки содержат остаточный азот. Этот `органический азот` будет доступен через  некоторое время. Однако для No-Till необходимо добавить несколько азотных удобрений для более быстрой переработки азота в доступную форму. Только через 3-4 года азот из растительных остатков после перегнивания становится доступным. Этот факт используется для  снижения дозы азотных удобрений. Бобовые культуры используют в большей части и `свой` азот, который может быть доступен и для следующих бобовых культур.

Таблица 2. Кредиты по азоту

Последний урожай бобовыхКредиты по азоту кг/га
Соя0-67
Люцерна0-156.8
Клевер0-84
Сухие боби0-45

В случае если предшественник  — бобовые, значение кредита можно вычесть из общего количества необходимых азотных удобрений.

Вывод

В данной работе рассмотрена функция азота, как удобрения и как питательного вещества для растений. Азот необходим для выращивания здорового и высококачественного урожая. Количество азота, которое нужно внести, зависит от многих факторов, таких как: остаточный нитрат в почве, бобовые в предшественнике, потребление азота культурой, потенциал урожайности, иммобилизация растительных остатков азотными удобрениями, степень минерализации нитрата, органическое вещество почвы, цена на зерно , уровень протеина, уровень белка и другие показатели качества урожая.

Эффективность применения азотных удобрений может быть выше при правильном выборе источника азота. Существует много эффективных способов внесения азотных удобрений. Использование азотных удобрений растет, в то время как при использовании No-Till наблюдается следующее: если оставить растительные остатки на поверхности почвы, то уровень органического вещества сначала может уменьшиться, хотя в дальнейшем, обязательно возрастет. Это связано с высвобождением азота. Оставляя на поверхности почвы растительные остатки, мы тем самым сохраняем влагу для будущего урожая. Использовать этот дополнительный потенциал или нет — зависит только от Вас.